基于圖像處理技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)

基于圖像處理技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)

1智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)集數(shù)字視頻、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)于一體的綜合系統(tǒng)。它以直觀、方便、有效等特性被廣泛用于交通,銀行,金融,電力,智能小區(qū)等場(chǎng)所。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù),視頻圖像處理技術(shù)的發(fā)展,視頻監(jiān)控系統(tǒng)逐漸向網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。由于智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控具有傳統(tǒng)監(jiān)控?zé)o法比擬的優(yōu)點(diǎn),而且符合當(dāng)前信息社會(huì)中數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展趨勢(shì),所以智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控正在逐步廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。特別是在今天的信息社會(huì),隨著網(wǎng)絡(luò)、通信和微電子技術(shù)的快速發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的提高,視頻監(jiān)控以其直觀、方便和內(nèi)容豐富等特點(diǎn),日益受到人們的青睞。同時(shí)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)也正在企業(yè)單位的安保和信息管理方面起著重要的作用。2系統(tǒng)需求分析智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)首先是一個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng),然后結(jié)合圖像處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),形成一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控制系統(tǒng),最后它也是一個(gè)MIS系統(tǒng)?？梢哉f視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)視頻采集播放、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、圖像處理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理的綜合性系統(tǒng)。經(jīng)過對(duì)各中、小型企業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求的調(diào)研,系統(tǒng)的功能需求分析總結(jié)如下:(1)首先系統(tǒng)具有視頻數(shù)據(jù)采集和記錄的功能。(2)系統(tǒng)具有對(duì)云臺(tái)的手動(dòng)控制功能。(3)系統(tǒng)具有很好的數(shù)據(jù)查看和回放功能。(4)系統(tǒng)具有很好的視頻調(diào)節(jié)功能。同時(shí)系統(tǒng)在智能方面還應(yīng)具有以下功能:(1)具有遠(yuǎn)程的查看和管理功能。(2)具有動(dòng)態(tài)檢測(cè)并通過檢測(cè)提取有效信號(hào)進(jìn)行錄制的功能。(3)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的去噪和排除干擾功能。(4)系統(tǒng)能夠計(jì)算目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)矢量并據(jù)此進(jìn)行自動(dòng)跟蹤的功能。根據(jù)以上的需求分析,將系統(tǒng)的需求進(jìn)行總結(jié),進(jìn)而進(jìn)行系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。從結(jié)構(gòu)上講,系統(tǒng)由采集終端、服務(wù)器、客戶端等幾個(gè)主要模塊組成。主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。針對(duì)系統(tǒng)的需求情況,繪制系統(tǒng)的用例圖,如圖2所示。3系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)根據(jù)以上的分析,確定系統(tǒng)主要由中央處理服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、客戶端軟件實(shí)現(xiàn)。下面就各部分作概要分析和設(shè)計(jì)。3.1數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成部分這一部分主要是完成數(shù)據(jù)采集工作。數(shù)據(jù)的采集從數(shù)據(jù)方面而言,主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的壓縮、數(shù)據(jù)的傳輸?shù)?。從?shù)據(jù)采集器的控制方面而言,還包括對(duì)云臺(tái)的控制,對(duì)攝像機(jī)焦距的調(diào)整控制,對(duì)云臺(tái)運(yùn)行速度的調(diào)整等功能。這一部分主要由硬件來實(shí)現(xiàn)。這里主要采用“攝像機(jī)+云臺(tái)+云臺(tái)解碼器+視頻采集卡+傳輸線路”的硬件實(shí)現(xiàn)。進(jìn)行分類后,視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的硬件設(shè)備包括前端攝像機(jī)、視頻編解碼設(shè)備、傳輸設(shè)備和視頻顯示部分。下面簡(jiǎn)單介紹這幾部分。(1)前端攝像機(jī)。攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集,將光信息轉(zhuǎn)換為視頻信息,采集的視頻信息通過采集卡轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息并且進(jìn)行壓縮,形成最終所要處理的數(shù)據(jù)。前端攝像機(jī),負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景進(jìn)行捕獲,目前攝像機(jī)有模擬攝像機(jī)和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),對(duì)于數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng),視頻信號(hào)都是通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)摹Ｒ虼?模擬攝像機(jī)捕獲的是模擬信號(hào),需要通過數(shù)字視頻壓縮設(shè)備(如網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器Nvs或數(shù)字硬盤錄像機(jī)DVR)將模擬信號(hào)壓縮成數(shù)字信號(hào)然后接入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)內(nèi)置有數(shù)字壓縮模塊,網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可直接接入網(wǎng)絡(luò)。(2)視頻編碼設(shè)備。前端的模擬攝像機(jī)采集到的是模擬信號(hào),需要通過編碼設(shè)備壓縮,視頻編碼設(shè)備內(nèi)置編碼器,內(nèi)嵌有視頻壓縮算法(如H.264壓縮算法)。(3)傳輸設(shè)備。傳輸設(shè)備完成數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。通常都是用自適應(yīng)的以太網(wǎng)卡、光纖作為傳輸視頻的設(shè)備,來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。(4)視頻解碼設(shè)備。通過網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的數(shù)字視頻需要通過解壓才能顯示播放,除了用軟件解碼之外,還可以用硬件解碼器來實(shí)現(xiàn)。(5)云臺(tái)。云臺(tái)主要負(fù)責(zé)對(duì)攝像機(jī)的移動(dòng),可以上、下、左、右各個(gè)方位進(jìn)行移動(dòng),同時(shí)、還可以調(diào)整具體的移動(dòng)速度。(6)云臺(tái)解碼器。對(duì)云臺(tái)指令的下達(dá)是通過計(jì)算機(jī)接口,一般通過計(jì)算機(jī)串口發(fā)出數(shù)據(jù)信息,不同的數(shù)據(jù)信息代表不同的控制指令。因此需要一臺(tái)云臺(tái)解碼器,主要負(fù)責(zé)對(duì)控制指令數(shù)據(jù)的解碼功能。3.2客戶端管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)中央服務(wù)器主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)的處理和系統(tǒng)控制,是系統(tǒng)的核心部分。它通過采集卡的SDK函數(shù)或微軟提供的DriectShow函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻數(shù)據(jù)的采集。采集后的數(shù)據(jù)是一系列的流媒體。中央處理器負(fù)責(zé)將其發(fā)送到存儲(chǔ)模塊,進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和備份;負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)智能功能;同時(shí)還要為客戶端提供服務(wù)支持,根據(jù)客戶端系統(tǒng)發(fā)送過來的操作指令執(zhí)行相應(yīng)操作。中央服務(wù)器設(shè)計(jì)到與客戶端的數(shù)據(jù)交流、視頻處理,系統(tǒng)控制、以及用戶驗(yàn)證,所以這部分的實(shí)現(xiàn)是系統(tǒng)的關(guān)鍵,需要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻圖象技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的結(jié)合。視頻服務(wù)中心涉及到諸多的管理服務(wù)。有權(quán)限管理服務(wù)、視頻數(shù)據(jù)管理服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、功能調(diào)用服務(wù)等。(1)身份認(rèn)證權(quán)限部分管理。對(duì)于視頻系統(tǒng)的管理員,可以增加、刪除、修改用戶,設(shè)置用戶的權(quán)限等,這些都在服務(wù)中心統(tǒng)一管理。(2)視頻數(shù)據(jù)管理。對(duì)視頻數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、備份和刪除等作相應(yīng)的調(diào)度和管理。同時(shí)為客戶端系統(tǒng)提供相應(yīng)的功能服務(wù)。某個(gè)監(jiān)控域內(nèi)的所有歷史視頻在服務(wù)中心統(tǒng)一管理。記錄每段歷史錄像的實(shí)際位置。方便歷史記錄、查詢和播放,各個(gè)客戶端不需要關(guān)心錄像的真正位置。(3)實(shí)時(shí)視頻管理。當(dāng)客戶端獲取前端攝像機(jī)的實(shí)時(shí)視頻時(shí),實(shí)時(shí)視頻管理模塊都作好相應(yīng)的記錄,同時(shí)還可設(shè)置相應(yīng)的策略,啟動(dòng)流媒體服務(wù)器,流媒體來分發(fā)視頻流,以減輕前端攝像機(jī)的負(fù)擔(dān)。(4)智能功能的實(shí)現(xiàn)。這部分包括起動(dòng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)、錄制自動(dòng)控制、跟蹤實(shí)現(xiàn)。同時(shí)這部分還要設(shè)計(jì)到各個(gè)參數(shù)的設(shè)置。動(dòng)態(tài)檢測(cè)的精確度設(shè)置,跟蹤的精確度等一系統(tǒng)設(shè)置工作。(5)客戶端系統(tǒng)?？蛻舳耸鞘跈?quán)用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程查看和管理的軟件,提供用戶的操作界面。它主要接受用戶的驗(yàn)證資料,并將其發(fā)送給服務(wù)器進(jìn)行合法性驗(yàn)證。驗(yàn)證合法后,接受用戶的操作指令,負(fù)責(zé)將指令發(fā)送給服務(wù)器,以觸發(fā)服務(wù)器相應(yīng)操作。同時(shí),客戶端還接受服務(wù)器端操作返回的操作結(jié)果,將結(jié)果以合理的方式顯示給用戶。(6)數(shù)據(jù)服務(wù)器。數(shù)據(jù)服務(wù)器主要由高性能、大容量磁盤組成,提供至少兩個(gè)磁盤系列,一個(gè)做為主存儲(chǔ)服務(wù)器,另一個(gè)做為備份服務(wù)器。第一個(gè)磁盤系統(tǒng)要實(shí)時(shí)記